互换性与技术测量第5章.ppt

1、第5章表面粗糙度，5.1概述5.2表面粗糙度评估参数5.3表面粗糙度尺寸5.4选择表面粗糙度5.5表面粗糙度测量测试问题和练习，5.1概述5。1.1表面粗糙度概念机械加工或其他加工方法获得的零件表面、加工过程中的塑性变形、机床的高频振动、刀具在加工表面留下的切削痕迹等，使零件的表面零件加工表面存在几何误差。其中一个是小间隙和小峰谷形成的微小几何误差，即表面粗糙度。表面粗糙度值越小，零件表面越平滑。零件加工表面形成的几何形状误差除了表面粗糙度外，还有形状误差(宏几何误差)和表面波(见图5-1)。一般分为两个相邻的山峰或两个山谷的波距离，大于10毫米的波属于形状误差。波距离小于1mm属于表面粗糙度

2、。波距离在110毫米之间属于表面波。图5-1零件表面的几何误差，5 .1.2表面粗糙度对可交换性的影响表面粗糙度影响零件表面的许多功能。主要表现在以下方面：1.对于具有配合性质配合要求的零件表面，相对运动导致小峰值磨损，从而影响配合性质。间隙配合：零件粗糙表面的峰值会快速磨损，从而增加间隙，影响原始配合功能。过盈配合：装配零件时将波峰平放在波形上，以减少实际有效过盈量，减少连接强度。过渡配合：在使用和拆卸过程中，零件磨损，导致配合松动，位置和导向精度下降。2 .耐磨性徐璐接触的表面以微观几何误差只能在轮廓顶部接触，实际有效接触面积减少，单位面积压力增大，表面磨损加剧。但是，过轻的零件表面(即表

3、面粗糙度值太小的零件表面)由于金属分子之间的吸附作用，接触表面的润滑油被挤出，形成干摩擦，摩擦系数提高，从而导致磨损加重。3 .腐蚀性是腐蚀性气体或液体容易堆积在波谷底部，腐蚀作用从波谷深入金属部件内部，生锈腐蚀，因此部件表面越粗糙，波谷越深，腐蚀就越严重。4 .疲劳强度零件粗糙表面的波谷中，在交替负载、繁重负载下容易发生应力集中，从而降低疲劳强度。表面粗糙度还会影响接触刚度、连接面的密封、零件外观、零件表面传导等。因此，为了确保零件的使用性能和可交换性，在设计零件几何精度时，必须提出合理的表面粗糙度要求。5 .2表面粗糙度评估参数我国当前的表面粗糙度标准包括产品几何技术规范表面结构轮廓表面结

4、构术语、定义和参数(GB/T 35052000)、表面粗糙度参数及其值(GB/T10311995)、机械制图表面粗糙度符号、代码和注释(，5)。2.1基本术语和定义1。取样长度(lr)取样长度是用于标识评估轮廓的不规则特征的x轴方向的长度，即具有表面粗糙度特征的基线长度。x轴的方向与轮廓的整体方向一致，通常应包括5个以上的波峰和波谷，如图5-2所示。规定和限制牙齿长度是为了限制和减弱面波对表面粗糙度测量结果的影响。2 .测量长度(ln)测量长度是用于确定测量轮廓的X轴方向的长度。可以包括一个或多个示例长度，如图5-2所示。由于零件表面粗糙度不一定均匀，因此采样长度通常不能合理反映表面粗糙度的特

5、性，因此需要采取几个茄子连续采样长度(通常为ln=5lr)。测量表面相对均匀时可选ln 5lr；如果测量的表面均匀性低或测量精度高，则可以选择ln 5lr。，图5-2取样长度和测量长度，3 .轮廓中心线轮廓中心线是具有几何轮廓造型且分割轮廓的基线。轮廓的最小平方中心线和轮廓的算术平均数中心线。1)截面轮廓的最小二乘法中心线(M)截面轮廓的最小二乘法中心线是最小的直线，即在样例长度内将截面轮廓的每个点截面轮廓从zi偏移的平方和，如图5-3所示。图5-3轮廓的最小平方中心线，轮廓偏移Z是测量方向上轮廓的点和基准线之间的距离，如图5-4所示。对于实际轮廓，基线和测量长度内部轮廓的完整路径之间的角度非

6、常小，因此可以将轮廓偏移视为垂直于基线。轮廓偏移有正负分隔。基线上方轮廓线和基线包围的部分是材料的实体部分，牙齿部分的z值为正值。相反，是负数。图5-4轮廓偏移，2)轮廓的算术平均数中心线轮廓的算术平均数中心线是在样本长度内将实际轮廓分为上下两部分并使两部分面积相等的基线，如图5-5所示。用方程式表示3360FI轮廓峰面积。轮廓山谷面积。(5-1)，图5-5轮廓的算术平均数中心线，最小二乘法中心线在理论上是理想且唯一的基线，但仅用于精确的测量，因为在轮廓图中确定最小二乘法中心线的位置比较困难。轮廓算术平均数中心线和最小二乘中心线之间的差异很小，一般用图解法或视觉测量法确定，因此实际应用中常用轮

7、廓的算术平均数中心线代替最小二乘中心线使用。轮廓很不规则的时候，轮廓的算术平均中心线不是唯一的。4 .轮廓峰值轮廓峰值线是在采样长度内平行于基线并通过轮廓峰值的线，如图5-6所示。图5-6轮廓正常线和轮廓底部线，5 .轮廓楼板线轮廓楼板线表示与基线平行且通过轮廓最低点的线，如图5-6所示。图5-7轮廓算术平均数偏差，2)轮廓最大高度(Rz)轮廓最大高度表示样本长度内轮廓正常线和轮廓底部线之间的距离，如图5-8所示。图5-8轮廓最大高度，2 .间隙参数轮廓单元的平均宽度(RSm):样例长度内轮廓单元宽度XS的平均值，由表达式表示。XSi第一个轮廓微观不平衡的间距。轮廓单元是轮廓峰和轮廓谷的组合宽

8、度。轮廓单元宽度XS是x轴与轮廓单元相交的线段的长度，如图5-9所示。(5-4)，图5-9轮廓单元宽度，3 .造型性质参数轮廓支撑长度比率(Rmr (c):在指定的水平位置C处，轮廓物理材料长度Ml (c)与测量长度ln的比率由公式表示。Rmr(c)值与徐璐的另一水平截断点C相对应。水平截距C从正常线计算，以M或Rz的百分比表示。提供Rmr(c)参数时，还必须提供轮廓水平终止点C值，如图5-10所示。根据图5-10轮廓支撑长度、国家标准GB/T 10311995，步长参数是基本测量参数，间距和形状属性参数是附加测量参数。5.3表面粗糙度的注释国家标准GB/T 1311993规定了表面粗糙度的符

9、号、代码和注释。5.3.1表面粗糙度的基本符号表面粗糙度的基本符号由长度不等、标注的表面投影轮廓和60、左右倾斜的细实线组成。填充图案中显示的表面粗糙度符号，代码是完成表面后的要求。有关表面粗糙度的各项规定应根据功能要求给予。如果必须仅使用材料移除方法或材料移除方法之一，但不需要有关表面粗糙度的其他规定，则仅可以注解表面加工符号，如表格5-1所示。，5 .3.2如果需要表面加工代码及其注解表现法的切削表面符合表面特征的其他规定，则必须记录表面加工符号中该位置所需的多个料件的表面特征规定。表面特征的每个规定如图5-11所示，显示在符号的注释位置。图5-11表面粗糙度的替代(符号)号注释位置，a1

10、、a2粗糙度高度参数代码及其值(M)；b取样长度(mm)或波纹(m)，包括加工方法、电镀、涂层、表面处理或其他指示；d处理纹理方向符号。e加工馀量(mm)；f粗糙度间距参数值(mm)或支撑长度比率(%)。1 .振幅参数的尺寸表面粗糙度振幅参数的尺寸及其意义示例见表5-2。选择Ra时，您只需在代码名称中显示相应的参数，而无需在参数值前显示参数代码。如果选择Rz，则必须同时显示参数和参数值。注意：表面粗糙度参数的上限值(或下限值)和最大值(或最小值)的含义不同。上限(或下限)表示表面粗糙度参数中所有测量值中的16%测量超过指定值。最大值(或最小值)表示所有测量值不能超过指定值。2 .如果需要标注间

11、距、造型要素参数标注RSm、Rmr(c)值，请在长边的横档下放置符号，然后在代码后写入值。示例见表5-3。3 .需要表面粗糙度的其他尺寸取样长度和测量长度应显示在符号长边的水平线下面。例如，如果根据国家标准建议的值进行选取，则可以省略阵列中的尺寸取样长度值。否则，如图5-12(a)所示，显示示例长度2.5。如果需要通过指定的加工方法获得表面粗糙度，则可以使用文字尺寸，如图5-12(b)所示。如果需要显示加工馀量，则可以在规定的地方添加馀量值，如图5-12(c)所示。需要控制表面粗糙度方向时，可以在指定位置添加纹理方向符号，如图5-12(d)所示。国家标准规定了典型的加工纹理方向符号，如表5-4

12、所示。图5-12表面粗糙度的其他要求注释，5。3.3表面加工样式的注解表面加工符号、代码通常显示在可见轮廓线、延伸线、引线或延伸线中。符号的末端必须从材料外部指向表面，如图5-13所示。图5-13表面粗糙度代码的图案注释，图1-3是减速器输出轴表面粗糙度的注释示例。在图中，两个轴颈55j6与P0级滚动轴承内环相符，并且具有较高的配合精度要求，因此对应的表面粗糙度Ra选择0.8 m。具有键槽的两个圆柱面，左侧较小的圆柱面与皮带轮配合，右侧较大的圆柱面与齿轮配合，以获得较高的配合准确度，因此选取表面粗糙度Ra等于或小于1.6 m。双轴槽与关键点的两侧匹配，并且拟合精度一般，因此粗糙度参数Ra选择3

13、.2 m。其馀未标注曲面的表面粗糙度Ra选择6.3 m。5.4选择表面粗糙度5。4.1选择表面粗糙度测量参数的表面粗糙度测量参数中，Ra、Rz两步参数是基本参数，RSm、Rmr(c)是两个附加参数。这些参数分别从不同的角度反映零件的曲面特征，但徐璐具有不同程度的不完整性。因此，在选择时，根据零件的功能要求、材料性能、结构特性和测量条件等，必须相应地选择一个或多个评估参数。(1)如果没有特殊要求，通常只使用振幅参数。在Ra=0.0256.3范围内，Ra是首选。这是因为在牙齿范围内使用profiler可以轻松度量Ra的实际值。在Ra 6.3和Ra0.025范围内，当表面太粗糙或太光滑时，用光节显微

14、镜和干涉显微镜进行测量很方便，并且使用很多Rz。如果不允许表面有深加工痕迹，并且要防止应力过度集中，并确保零件的疲劳强度和密封性，则应选择Rz。，(2)附加参数通常不是单独使用的，需要对少数具有特殊要求的重要曲面(如喷射均匀、涂层附着力和光泽曲面)控制Rsm值。对于支撑刚度和耐磨性高的曲面，必须指定Rmr(c)参数。5 .4.2表面粗糙度评价参数值的选择表面粗糙度评价参数值的选择不仅关系到零件的使用性能，还关系到零件的制造和经济性。选择原则是，如果满足零件表面功能，则尽可能大地评估参数(Rmr(c)除外)的可接受值，以减少加工难度并降低生产成本。1 .方法(1)选择计算方法。根据零件的功能要求

15、计算测量参数的要求值，并根据标准规定选择相应的理论值。(2)试验方法：根据零件的功能要求和工作环境条件，使用某些表面粗糙度参数的允许值进行试验，并根据实验结果获得相应的表面粗糙度参数值。(3)类推：选择实验证明的表面粗糙度的合理数值，对其进行分析，确定设计的零件表面粗糙度相关参数的允许值。目前，用计算方法准确计算零件表面的参数值比较困难，而用测试方法确定表面粗糙度参数值较昂贵，因此，在特定设计中，使用类推方法确定零件表面的评估参数值。2 .非方法选择的一般原则(1)在同一零件上，工作表面小于非工作表面粗糙度值。(2)摩擦表面比非摩擦表面小，滚动摩擦表面比滑动摩擦表面的表面粗糙度值小。(3)移动

16、速度高、单位面积压力大、具有交替负载的零件表面和最容易发生应力集中的部分(例如槽、圆角、凸肩等)必须具有较小的表面粗糙度值。(4)要拟合要求高的曲面，曲面粗糙度值必须小。有关具体选择，请参阅表5-5。(5)对防腐性能、密封性能要求高的表面，表面粗糙度值应小。(6)配合零件表面的粗糙度必须与尺寸公差、形位公差相协调。通常必须匹配：尺寸公差形位公差符号表面粗糙度。通常，尺寸公差值越小，表面粗糙度值越小。相同的公差等级要求小尺寸小于大尺寸，轴小于孔的表面粗糙度值。(7)还应考虑其他因素和要求。表5-6是可供参考的应用实例。5.5表面粗糙度测量常用的表面粗糙度测量方法有比较法、光波干涉法和针的描述法。这些方法基本上用于测量表面粗糙度的振幅参数。1 .比较法比较法是直接将测量的零件表面与粗糙度模板进行比较的测量方法。通过视觉、触觉或放大镜、比较显微镜，可以估计表面粗糙度的值。牙齿方法主要用于车间，评估某些表面粗糙度参数值大的表面。准确度不好，只能进行定性分析比较。2 .光切法光切法是利用光切的原理，即光的反射原理来测量表面粗糙度的方法。常用仪器是光节显微镜(双筒显微镜)，适用于测量用汽车、铣削、刨床或其他类似加工方法加工的零件平面或外圆表面。光切主要用于测量粗糙度参数Rz的值，其测量范围为0.850 m。图5-14(a)表示测试的曲面为楼梯曲面，楼梯高度为